JP2003500689A - M × N optical cross connect - Google Patents

M × N optical cross connect

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JP2003500689A
JP2003500689A JP2000620395A JP2000620395A JP2003500689A JP 2003500689 A JP2003500689 A JP 2003500689A JP 2000620395 A JP2000620395 A JP 2000620395A JP 2000620395 A JP2000620395 A JP 2000620395A JP 2003500689 A JP2003500689 A JP 2003500689A
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optical
cross connect
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ミー コイ チン
セン ティオン ホ
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ナノヴェイション テクノロジーズ インコーポレイテッド
ノースウェスターン ユニヴァーシティ
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Abstract

(57)【要約】 M本の第1の導波管とN本の第2の導波管とを含む光クロスコネクトが提供される。第2の導波管は、各交差点においてノードが形成される状態で、第1の導波管と交差する。少なくとも1つのスイッチ素子(好ましくは長円形共振器)がノードの各々に隣接して配置され、導波管の間で信号の部分を選択的に伝送する。信号間のクロストークを最少化するために、ノードにおいて、あるいはノードの近傍において導波管は拡大され、信号の回析を減少させる。 (57) Abstract: An optical cross-connect including M first waveguides and N second waveguides is provided. The second waveguide intersects the first waveguide with a node formed at each intersection. At least one switch element (preferably an oblong resonator) is located adjacent each of the nodes and selectively transmits a portion of the signal between the waveguides. To minimize crosstalk between signals, the waveguide is expanded at or near the nodes to reduce signal diffraction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (技術分野) 本発明はナノフォトニック装置に関し、より詳細には、光クロスコネクト装置
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to nanophotonic devices, and more particularly to optical cross-connect devices.

【0002】 (背景技術) 光スイッチ(すなわち、クロスバー、クロスコネクト等)は、光ネットワーク
内で伝播する様々な波長の光信号の切替え、経路指定、相互接続等の問題を解決
するために使用することができる。これまで、単一光信号内で用いられる波長の
数は増大してきたが、高密度波長分割多重通信システム、ネットワークおよび方
法の使用が広まるにつれて、現在もなお劇的に増大しつつある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Optical switches (ie, crossbars, cross-connects, etc.) are used to solve problems such as switching, routing, interconnecting optical signals of various wavelengths propagating within an optical network. can do. Although the number of wavelengths used in a single optical signal has increased so far, it is still increasing dramatically with the widespread use of dense wavelength division multiplexing communication systems, networks and methods.

【0003】 先行技術においてクロスコネクトは、知られている。更に、波長分割多重伝送
(WDM)や高密度波長分割多重伝送(DWDM)などの光ファイバ分野におけ
るクロスコネクトの使用も周知である。しかしながら、隣接信号間のクロストー
クを最少化し、また切替えに際しての信号ロスとを最少化するために、光クロス
コネクトの改良は常に望まれている。クロストークは、意図せぬ通路内への信号
の望まぬ結合である。 従って、光学装置の分野においては、先行技術に伴う上述の如き欠点を克服す
る必要がある。
Cross-connects are known in the prior art. Furthermore, the use of cross-connects in the field of optical fibers such as wavelength division multiplexing (WDM) and dense wavelength division multiplexing (DWDM) is also well known. However, improvements in optical cross-connects are always desired to minimize crosstalk between adjacent signals and to minimize signal loss during switching. Crosstalk is the undesired coupling of signals into the unintentional path. Therefore, in the field of optical devices, there is a need to overcome the above-mentioned drawbacks associated with the prior art.

【0004】 (発明の開示) 上記の目的は、M本の第1の導波管とN本の第2の導波管とを含み、第2の導
波管が第1の導波管と交差するように構成された光クロスコネクトによって達成
される。第1の導波管と第2の導波管との各交差点には、好ましくは複数の光ス
イッチ素子をその近傍に配置した状態で、ノードが形成される。これらのスイッ
チ素子は、それを実現するために光信号を電気信号に変換する必要なしに、ノー
ドを形成する導波管の間の信号伝送を選択的に制御する光学装置であるのが好ま
しい。スイッチ素子は共振器であるのが好ましく、更には長円形共振器であるの
が一層好ましい。スイッチ素子は、周波数選択性が重要視されない指向性カプラ
の形態であってもよいし、あるいはミラーを備えたMEMS(超小型電気機械シ
ステム)スイッチであってもよい。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The above object includes M first waveguides and N second waveguides, and the second waveguides are the first waveguides. Achieved by optical cross-connects configured to intersect. A node is formed at each intersection of the first waveguide and the second waveguide, preferably with a plurality of optical switch elements arranged in the vicinity thereof. These switch elements are preferably optical devices that selectively control the signal transmission between the waveguides forming the nodes without having to convert the optical signals into electrical signals in order to achieve it. The switch element is preferably a resonator, and more preferably an oval resonator. The switch elements may be in the form of directional couplers where frequency selectivity is not a concern, or may be MEMS (microelectromechanical system) switches with mirrors.

【0005】 本発明を利用することによって、第1と第2の導波管の各々は、1つ又はそれ
以上の波長を含む光信号を搬送する。スイッチ素子を操作することによって、光
信号の全部または一部分を一方の導波管から他方の導波管へ切替えることができ
る。例えば、好ましい実施形態においては、特定波長の信号部分を結合するため
に共振器が同調される。この同調は、当業者には公知の技術を用いて、共振器へ
の制御された電圧印加を行なうことにより達成される。同様に、指向性カプラを
用いても制御が可能である。しかしながら、指向性カプラを用いる場合には、そ
の状態においては光信号の全部あるいは実質的に全部が結合される不活性状態、
あるいはその状態においては光信号の全部あるいは実質的に全部が結合すること
なく指向性カプラをバイパスする活性状態が存在する。電圧印加は指向性カプラ
の活性状態を引き起こす。
By utilizing the present invention, each of the first and second waveguides carries an optical signal that includes one or more wavelengths. By manipulating the switch element, all or part of the optical signal can be switched from one waveguide to the other. For example, in the preferred embodiment, the resonator is tuned to couple the signal portion of a particular wavelength. This tuning is accomplished by making a controlled voltage application to the resonator using techniques known to those skilled in the art. Similarly, control is possible using a directional coupler. However, when using a directional coupler, in that state, an inactive state in which all or substantially all of the optical signals are coupled,
Alternatively, there is an active state in which all or substantially all of the optical signal bypasses the directional coupler without coupling. The voltage application causes the active state of the directional coupler.

【0006】 本発明の別の態様においては、領域内のノードが増加されて、信号間のクロス
トークを減少させ、同時に信号ロスが減少させる。特に、ノードにおいて及びそ
の近傍において導波管は拡大される。面積が拡大することによって、信号の回析
が減じ、それによってロスが減少し、信号はより小さなクロストークでノードを
通過することができる。
In another aspect of the invention, the nodes in the area are increased to reduce crosstalk between signals and at the same time reduce signal loss. In particular, the waveguide is expanded at and near the node. The increased area reduces diffraction of the signal, thereby reducing losses and allowing the signal to pass through the node with less crosstalk.

【0007】 本発明は、複数の導波管の間での信号切替えのロスを最少限に抑えるから、波
長分割多重伝送システム(WDM)や高密度波長分割多重伝送システム(DWD
M)に利用することができる。更に、この装置は半導体パッケージとして形成す
ることが可能であり、この半導体パッケージは他の半導体装置と組み合わせて、
1つの装置またはシステムを作り上げることもできる。 従って、本発明は、素子の構成と組合せおよび部品構成に関する特徴を含み、
これらの典型的な例を本明細書で開示する。本発明の範囲は特許請求の範囲にお
いて示す。 添付の図面は一定の比例尺度で描かれたものではなく、単に説明のためのもの
である。全図面を通して、同一参照符号は同様の構成要素を表している。
Since the present invention minimizes the loss of signal switching between a plurality of waveguides, a wavelength division multiplexing transmission system (WDM) or a high density wavelength division multiplexing transmission system (DWD)
It can be used for M). Furthermore, this device can be formed as a semiconductor package, and this semiconductor package can be combined with other semiconductor devices,
It is also possible to create a single device or system. Therefore, the present invention includes features relating to the configurations and combinations of elements and component configurations,
Typical examples of these are disclosed herein. The scope of the invention is set out in the claims. The accompanying drawings are not drawn to scale and are for illustration purposes only. Like reference numerals refer to like elements throughout the drawings.

【0008】 (発明を実施するための最良の形態) 図1を参照すると、全体を参照符号10で表した光クロスコネクトが示されて
いる。光クロスコネクト10は、M本の第1の導波管20とN本の第2の導波管
30とで形成されている。第2の導波管30は、ノード40が第1と第2の導波
管20、30の各交差点に形成される状態で、ノード40において第1の導波管
20と交差する。更に、光クロスコネクト10は、ノード40の各々と関連付け
られた少なくとも1つの光スイッチ素子50を含み、このスイッチ素子50は関
連付けられたノード40の近くに配置される。好ましい実施形態においては、ス
イッチ素子50は、信号を電気信号に変換することなく、光信号(信号全体もし
くはその波長部分)を結合することのできる光学装置である。スイッチ素子50
は、2つの弓形の末端部51と、それらの間で延びるほぼ平行な2つの直線部5
2とを有する長円形共振器であるのが好ましい。本発明と同じ発明者及び譲受人
による係属中の米国特許出願第 号は、本発明において使用可能な長円形共
振器について詳述しており、そこに開示された内容は参考文献として本明細書に
取り込まれる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to FIG. 1, there is shown an optical cross connect, generally designated by the reference numeral 10. The optical cross connect 10 is formed of M first waveguides 20 and N second waveguides 30. The second waveguide 30 intersects the first waveguide 20 at the node 40, with the node 40 formed at each intersection of the first and second waveguides 20, 30. Furthermore, the optical cross-connect 10 includes at least one optical switch element 50 associated with each of the nodes 40, which switch element 50 is located near the associated node 40. In the preferred embodiment, the switch element 50 is an optical device capable of coupling an optical signal (entire signal or wavelength portion thereof) without converting the signal into an electrical signal. Switch element 50
Has two arcuate ends 51 and two substantially parallel straight portions 5 extending between them.
It is preferably an oval resonator having 2 and 2. Pending US patent application by the same inventor and assignee as the present invention The issue details an oval resonator that can be used in the present invention, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

【0009】 光クロスコネクト10は、第1と第2の導波管20、30のそれぞれ任意の本
数M及びNで形成することができる。限定するためのものではない例として、各
々が1本である図1について説明する。好ましい実施形態においては、光クロス
コネクト10の全ての素子は半導体パッケージとして形成される。図2に示すよ
うに、素子は全て基盤60から延び、先行技術において公知のエッチング技術を
用いて基盤と一体的に形成することができる。従って、光クロスコネクト10は
半導体パッケージとして形成することが可能であり、この半導体パッケージは或
るシステムを形成する場合に、他の半導体装置と共に「部分構造ブロック」とし
て使用することができる。第1の導波管20と第2の導波管30は限られた長さ
のみで図に示したが、それは本発明による装置の働きを説明するためであること
を理解されたい。光クロスコネクト10は様々に異なる寸法に形成することが可
能であって、導波管20、30も様々な長さにすることができる。実用に際して
は、導波管20、30は、他のシステム及び/又は装置まで延びる導波管と一体
的に形成されるか、あるいはそれらに溶着されることが多い。更に、光源Lは1
つ又はそれ以上の波長の光信号を発生し、この光信号は導波管20、30を通っ
て伝播する。光源Lは導波管20、30から遠く離れて配置され、光信号はこれ
らの導波管20、30に入る前に、他の導波管及び/又は光学装置及び/又は電
子光学装置を通過する。導波管20,30は、光信号がそれらを通っていずれか
1つの方向へ伝播することができる受動装置であることに注目されたい。また、
光源Lは、光をいずれか1つの方向へ向け、かつ導波管20、30の内の1つ又
はそれ以上へ向けるように配置されることができる。
The optical cross connect 10 can be formed by the arbitrary numbers M and N of the first and second waveguides 20 and 30, respectively. As a non-limiting example, FIG. 1 with one each will be described. In the preferred embodiment, all components of the optical cross connect 10 are formed as a semiconductor package. As shown in FIG. 2, the devices all extend from the substrate 60 and can be integrally formed with the substrate using etching techniques known in the prior art. Therefore, the optical cross connect 10 can be formed as a semiconductor package, and this semiconductor package can be used as a “partial structural block” together with other semiconductor devices when forming a certain system. Although the first waveguide 20 and the second waveguide 30 are shown in the figure only for a limited length, it should be understood that this is to explain the operation of the device according to the invention. The optical cross connect 10 can be formed in a variety of different sizes, and the waveguides 20, 30 can also be of various lengths. In practice, the waveguides 20, 30 are often integrally formed with or welded to waveguides that extend to other systems and / or devices. Further, the light source L is 1
It produces an optical signal of one or more wavelengths, which propagates through the waveguides 20, 30. The light source L is arranged far away from the waveguides 20, 30 and the optical signal passes through other waveguides and / or optical devices and / or electro-optical devices before entering these waveguides 20, 30. To do. Note that the waveguides 20, 30 are passive devices through which optical signals can propagate in either direction. Also,
The light source L can be arranged to direct light in any one direction and in one or more of the waveguides 20, 30.

【0010】 第1の導波管20と第2の導波管30とスイッチ素子50とは、米国特許第5
,790,583号および米国特許第5,878,583号に示され、及び/又
は記載されたようなフォトニックワイヤ導波管か、あるいはフォトニックウエル
導波管のいずれかとして形成される。かかる導波管の一般的な構成を説明するた
めに、図2は第1の導波管20とスイッチ素子50の代表的な横断面を示し、第
2の導波管30も同様に形成される。ここに代表的なものとして図示したように
、クラッディング80の層で取り巻かれたコア70が設けられる。コア70はこ
れを通って光信号が伝播する能動的な光搬送媒体である。
The first waveguide 20, the second waveguide 30, and the switching element 50 are described in US Pat.
, 790,583 and US Pat. No. 5,878,583, formed either as photonic wire waveguides as described and / or described, or as photonic well waveguides. In order to explain the general configuration of such a waveguide, FIG. 2 shows a typical cross section of the first waveguide 20 and the switching element 50, the second waveguide 30 being formed in the same way. It As illustrated here as a representative, a core 70 is provided surrounded by a layer of cladding 80. The core 70 is an active optical carrier medium through which optical signals propagate.

【0011】 好ましい実施形態においては、長円形共振器50の直線部52は第1の導波管
20とほぼ平行である。このような直線的な結合部分は、長円形共振器50と第
1の導波管20との間で光信号の一部分を結合するために、形成される。
In the preferred embodiment, the straight section 52 of the oval resonator 50 is substantially parallel to the first waveguide 20. Such a linear coupling portion is formed for coupling a part of the optical signal between the oval resonator 50 and the first waveguide 20.

【0012】 再び図1を参照すると、使用時に、光信号は少なくとも第1の導波管20を通
って伝播されるが、第2の光信号も第2の導波管30を通って伝播されることが
できる。これらの光信号の各々は或る範囲の波長をカバーし、光信号はそれぞれ
の波長部分に分解可能である。光信号から特定波長信号を分解するために、制御
可能な電源Vから長円形共振器50に電圧が印加される。好ましい実施形態にお
いては、この電圧は長円形共振器50を所望の波長に同調する。矢印で示す如く
、光信号が第1の導波管20を通って伝播する場合、特定波長を有する光信号の
一部分は長円形共振器50に結合させられ、次いでこの長円形共振器50が光信
号のその部分を第2の導波管30に結合するであろう。
Referring again to FIG. 1, in use, the optical signal is propagated through at least the first waveguide 20, while the second optical signal is also propagated through the second waveguide 30. You can Each of these optical signals covers a range of wavelengths, and the optical signals can be resolved into their respective wavelength portions. A voltage is applied to the oval resonator 50 from a controllable power supply V in order to resolve the specific wavelength signal from the optical signal. In the preferred embodiment, this voltage tunes the oval resonator 50 to the desired wavelength. As the optical signal propagates through the first waveguide 20, as indicated by the arrow, a portion of the optical signal having a particular wavelength is coupled into the oval resonator 50, which in turn That portion of the signal will be coupled into the second waveguide 30.

【0013】 先行技術で周知の技法を用いて、長円形共振器50は所望の結合を達成すべく
形成され、配置される。光信号の結合された部分は、矢印で示す方向へ、第2の
導波管30を通って伝播し続けるであろう。容易に理解できる如く、長円形共振
器50の高速同調は、特定波長信号の非常に正確で、かつ選択的な伝送を可能に
する。第2の導波管30を通って伝播する第2の光信号について言えば、光信号
の結合された部分は単に全信号の部分に過ぎないであろう。容易に理解できる如
く、ここに示した光伝播の方向は本発明の働きを説明するための便宜的なもので
あって、ここに開示された発明内容と矛盾することなく、信号は他の方向へ伝播
することもできる。
Using techniques well known in the prior art, oval resonator 50 is formed and positioned to achieve the desired coupling. The combined portion of the optical signal will continue to propagate through the second waveguide 30 in the direction indicated by the arrow. As can be readily appreciated, the fast tuning of the oval resonator 50 allows for very accurate and selective transmission of specific wavelength signals. With respect to the second optical signal propagating through the second waveguide 30, the combined portion of the optical signal would be merely a portion of the total signal. As can be easily understood, the directions of light propagation shown here are merely for the purpose of explaining the operation of the present invention, and the signals can be transmitted in other directions without being inconsistent with the content of the invention disclosed herein. Can also be propagated to.

【0014】 スイッチ素子50は同調される必要がないから、第1の導波管20を通って伝
播する光信号のどの部分も伝送しない受動装置になるということも留意されたい
。従って、光信号全体は次に真っ直ぐ第1の導波管20を通過するであろう。 図3に示す如く、少なくとも2つのスイッチ素子50A、50Bがノード40
の各々に近接して配置されるのが好ましい。スイッチ素子50A、50Bは、関
係するノード40を形成する 第1の導波管20と第2の導波管30の部分の間
で形成される異なる領域X、Y内に配置される。更に、スイッチ素子50A、5
0Bは「対角線」配置と呼ばれる、ノード40の相対向する側に配置される。
It should also be noted that the switch element 50 does not have to be tuned, so that it is a passive device that does not carry any portion of the optical signal propagating through the first waveguide 20. Therefore, the entire optical signal will then pass straight through the first waveguide 20. As shown in FIG. 3, at least two switch elements 50A and 50B are connected to the node 40.
Are preferably placed in close proximity to each of the. The switch elements 50A, 50B are arranged in different regions X, Y formed between the portions of the first waveguide 20 and the second waveguide 30 forming the associated node 40. Further, the switch elements 50A, 5
OBs are placed on opposite sides of node 40, referred to as a "diagonal" arrangement.

【0015】 スイッチ素子50A、50Bのそれぞれに対しては、別々の電圧が印加される
。従って、スイッチ素子50A、50Bは、第1の導波管20と第2の導波管3
0の両方を通って移動する光信号の部分を「加えたり」/「落としたり」するこ
とができる。例えば上述した如く、スイッチ素子50Aは、第1の導波管20の
中を伝播する光信号の部分を第2の導波管30へ伝送することができる。同様に
、スイッチ素子50Bは、第2の導波管30を通って伝播する光信号の部分を第
1の導波管20へ伝送することができる。これら2つのスイッチ素子50A、5
0Bの組合せによって、光信号の部分は第1と第2の導波管20、30の間で加
えたり、落としたりすることができる。また、スイッチ素子50A、50Bの一
方または両方は、ノード40を真っ直ぐ通過し、それぞれの第1の導波管20ま
たは第2の導波管30を通って伝播する一方または両方の信号にそれぞれ同調さ
せる必要はない。
Separate voltages are applied to the switch elements 50A and 50B, respectively. Therefore, the switch elements 50A and 50B are the same as those of the first waveguide 20 and the second waveguide 3.
The portion of the optical signal that travels through both zeros can be "added" / "dropped". For example, as described above, the switch element 50A can transmit the portion of the optical signal propagating in the first waveguide 20 to the second waveguide 30. Similarly, the switch element 50B can transmit a portion of the optical signal propagating through the second waveguide 30 to the first waveguide 20. These two switch elements 50A, 5
Depending on the combination of 0B, a part of the optical signal can be added or dropped between the first and second waveguides 20 and 30. Also, one or both of the switch elements 50A, 50B are tuned to one or both signals passing straight through the node 40 and propagating through the respective first waveguide 20 or second waveguide 30. You don't have to.

【0016】 本発明の働きを更に説明するために、本数MおよびNが共に2本になっている
図4を参照する。特に、2つの第1の導波管20A、20Bは2つの第2の導波
管30A、30Bによって交差され、4つのノード40A〜40Dが形成される
。これに加えて、スイッチ素子50A〜50Hの内の2つずつがノード40A〜
40Dのそれぞれの近傍に配置される。上述したのと同様に、光信号の部分は第
1の導波管20A、20Bと第2の導波管30A、30Bの間で加えたり、落と
したりすることができる。表1は図4の光クロスコネクト10の可能な働きを示
しており、ここではスイッチ素子50A〜50Hは同調されるか、もしくは同調
されなくてよい(表1においては、全てのスイッチ素子50A〜50Hは、それ
らが同調される場合には、同一の波長に同調される。) 表1
To further explain the operation of the present invention, reference is made to FIG. 4 in which the numbers M and N are both two. In particular, the two first waveguides 20A, 20B are intersected by the two second waveguides 30A, 30B to form four nodes 40A-40D. In addition to this, two of the switching elements 50A to 50H are connected to the nodes 40A to 50H.
It is arranged in the vicinity of each of 40D. Similar to the above, a portion of the optical signal can be added or dropped between the first waveguide 20A, 20B and the second waveguide 30A, 30B. Table 1 shows possible operations of the optical cross-connect 10 of FIG. 4, where the switch elements 50A-50H may or may not be tuned (in Table 1, all switch elements 50A-50H). 50H are tuned to the same wavelength when they are tuned.) Table 1

【0017】 容易に分かるように、第1と第2の導波管20、30のそれぞれ任意の本数M
およびNを上述したのと同様に使用することが可能であって、信号および信号の
部分を所望の目的地に到達するように導波管から導波管へ伝送することができる
。更に、スイッチ素子を同調することによって、光信号の異なる部分を制御可能
に伝送することができる。
As can be easily understood, an arbitrary number M of the first and second waveguides 20 and 30 is provided.
And N can be used in the same manner as described above, and signals and portions of signals can be transmitted from waveguide to waveguide to reach the desired destination. Moreover, by tuning the switch elements, different parts of the optical signal can be controllably transmitted.

【0018】 次に、引き続き図4を参照しながら、限定するためのものではない例によって
、本発明による光スイッチ10の作動を詳細に説明する。4つの光源L1〜L4
が符号A、B、C、Dで示す入力信号を発生し、これらの入力信号はそれぞれ導
波管20A、20B、30A、30Bを通って伝播する。入力信号A〜Dはそれ
ぞれ、通常の設計上の選択事項として、複数の波長から成る光信号であるか、あ
るいは単一の波長から成る光信号とすることができる。例えば、光源L1は波長
λ1〜λNから成る入力信号を導波管20Aに供給することができる。共振器50
Aが波長λ1に同調されている場合には、この波長は、共振器50Aによって、
導波管20Aを通って伝播する光信号から導波管30A内へ結合される。換言す
れば、その波長は導波管20A内の光信号から落とされ、導波管30Aを介して
光スイッチ10から出力される。入力信号Aに含まれる残余の波長は、導波管2
0Aを通って伝播し続け(すなわち、結合されていない波長)、ノード40を通
過し、導波管20Aを介して光スイッチ10から出る。光源L3も導波管30A
への入力信号Cとして、複数波長または単一波長の光信号を供給することができ
、この光信号は導波管20A、20B、30Bのうちの2つ及び3つの間で選択
的に結合されることができ、また光スイッチ10の一部として設けられた様々な
共振器50A〜50Hの選択的同調に応じて、導波管30Aをも通過することが
できる。例えば、光源L3によって供給される入力信号Cが波長λ1を含む場合
には、この波長は該波長に同調された共振器50Aによって、導波管30Aから
導波管20Aに結合されることができる。様々な導波管20A、20B、30A
、30Bを通って伝播する光信号の構成に応じて、また更には共振器50A〜5
0Hの選択的同調に応じて、本発明によれば他の様々な結合構成が提供できる。
The operation of the optical switch 10 according to the present invention will now be described in more detail, by way of a non-limiting example, with continued reference to FIG. Four light sources L1 to L4
Generate input signals labeled A, B, C, D which propagate through the waveguides 20A, 20B, 30A, 30B, respectively. Each of the input signals A-D can be an optical signal of multiple wavelengths or an optical signal of a single wavelength, as a matter of normal design choice. For example, the light source L1 can supply an input signal having wavelengths λ 1 to λ N to the waveguide 20A. Resonator 50
If A is tuned to the wavelength λ 1 , this wavelength is
The optical signal propagating through the waveguide 20A is coupled into the waveguide 30A. In other words, the wavelength is dropped from the optical signal in the waveguide 20A and output from the optical switch 10 via the waveguide 30A. The remaining wavelength contained in the input signal A is
It continues to propagate through 0A (ie, uncoupled wavelengths), passes through node 40, and exits optical switch 10 via waveguide 20A. The light source L3 is also a waveguide 30A
An optical signal of multiple wavelengths or a single wavelength can be provided as an input signal C to the optical signal, which optical signal is selectively coupled between two and three of the waveguides 20A, 20B, 30B. It can also pass through the waveguide 30A, depending on the selective tuning of the various resonators 50A-50H provided as part of the optical switch 10. For example, if the input signal C provided by the light source L3 comprises the wavelength λ 1 , this wavelength may be coupled from the waveguide 30A to the waveguide 20A by the resonator 50A tuned to that wavelength. it can. Various waveguides 20A, 20B, 30A
, 30B depending on the configuration of the optical signal propagating through the resonator, and even resonators 50A-5.
Depending on the selective tuning of 0H, various other coupling configurations can be provided according to the present invention.

【0019】 別の実施形態として図5を参照すると、この例においてはノード40の近傍に
4つのスイッチ素子50I〜50Lが配置されている。これら4つのスイッチ素
子50I〜50Lを用いた場合には、光信号は有利なことに、導波管20、30
の内のいずれかを通過することができ、またいずれかの方向へ切替えることがで
きる。言い換えると、導波管20、30の隣接部分の対201−301、301
−202、202−302、302−201の各々の間にスイッチ素子50を設
けることによって、信号またはその部分は隣接する導波管20,30の間で切替
えることができる。これとは対照的に、例として図3を参照すると、光信号は領
域A、Bについては切替えることができない。従って、導波管20を通って右方
向へ伝播する信号は、導波管30を通って上方向へ伝播するように切替えること
はできず、また、その逆もできない。
Referring to FIG. 5 as another embodiment, in this example, four switch elements 50I to 50L are arranged near the node 40. With these four switch elements 50I-50L, the optical signal is advantageously a waveguide 20,30.
It can pass through any of the above and can switch in either direction. In other words, a pair 201-301, 301 of adjacent portions of the waveguide 20, 30.
By providing a switch element 50 between each of -202, 202-302, 302-201, a signal or portion thereof can be switched between adjacent waveguides 20,30. By contrast, referring to FIG. 3 by way of example, the optical signal cannot be switched for regions A, B. Therefore, a signal propagating to the right through the waveguide 20 cannot be switched to propagate upward through the waveguide 30 and vice versa.

【0020】 スイッチ素子50として長円形共振器を使用することに加えて、図6に示すよ
うな楕円形共振器500を用いることができ、また図7に示すような円形共振器
501を用いることができる。楕円形共振器500を使用する場合には、共振器
の長軸MAは第1の導波管20とほぼ平行であり、また短軸NAは第2の導波管
30とほぼ平行であるのが好ましい。更に、スイッチ素子50はミラーを備えた
MEMS(超小型電気機械システム)スイッチとすることができる。
In addition to using an oval resonator as the switch element 50, an elliptical resonator 500 as shown in FIG. 6 can be used, and a circular resonator 501 as shown in FIG. 7 can be used. You can When using the elliptical resonator 500, the major axis MA of the resonator is substantially parallel to the first waveguide 20 and the minor axis NA is substantially parallel to the second waveguide 30. Is preferred. Further, the switch element 50 may be a MEMS (microelectromechanical system) switch having a mirror.

【0021】 更にまた、スイッチ素子50は、周波数選択性を重視されない、図8に符号5
02で示すような指向性カプラとすることができる。指向性カプラは先行技術で
公知である。本発明と同一の発明者と譲受人による係属中の米国特許出願第
は、本発明において使用可能な長円形共振器について開示しており、その開示内
容は参考文献として本明細書に組み込まれる。
Furthermore, the switch element 50 is designated by reference numeral 5 in FIG.
A directional coupler as indicated by 02 can be used. Directional couplers are known in the prior art. Pending US patent application by the same inventor and assignee as the present invention Issue discloses an oval resonator that can be used in the present invention, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

【0022】 指向性カプラ502は直線部503と、ノード40に面する湾曲部504とを
含む。直線部503はそれぞれ第1の導波管20と第2の導波管30の部分とほ
ぼ平行である。使用時には、指向性カプラ502は、第1の導波管20を通って
伝播する光信号全体を、不活性状態(すなわち、電圧が印加されていない)で、
第2の導波管30に結合させる。電圧が印加されていると、指向性カプラ502
は活性化され、第1の導波管20を通過する光信号全体は、第2の導波管30に
対する何等の信号結合もなしに、指向性カプラをバイパスするであろう。指向性
カプラ502は、不活性状態で必要な結合を達成する(すなわち、指向性カプラ
と導波管との間の適切な結合長と結合幅が与えられる)ように形成され、配置さ
れている。
The directional coupler 502 includes a straight portion 503 and a curved portion 504 facing the node 40. The straight portions 503 are substantially parallel to the portions of the first waveguide 20 and the second waveguide 30, respectively. In use, the directional coupler 502 allows the entire optical signal propagating through the first waveguide 20 to be inactive (ie, no voltage applied),
It is coupled to the second waveguide 30. When a voltage is applied, the directional coupler 502
Will be activated and the entire optical signal passing through the first waveguide 20 will bypass the directional coupler without any signal coupling to the second waveguide 30. The directional coupler 502 is shaped and arranged to achieve the required coupling in the inactive state (ie, to provide the proper coupling length and coupling width between the directional coupler and the waveguide). .

【0023】 本発明の別の態様においては、図9A、図9Bを参照すると、ノード40にお
ける、あるいはノード40の近傍における導波管20、30の部分は、ノード4
0の面積を増大させるために拡大される。従って、導波管20、30のそれぞれ
には、ノード40において、あるいはノード40の近傍において、導波管20、
30の残余部分の幅hより大きな幅wが形成される。導波管20、30は同じ幅
wまたは同じ幅hを持つ必要はない。更に、導波管20、30の拡大された部分
は、直線的に先細になった部分90(図9A)もしくは弓形部分100(図9B
)で導波管20、30の残余部分と接続されることができる。面積を拡大したこ
とによって、ノード40において引き起こされる回析が減少し、従ってノード4
0を通過する信号のクロストークが減少する。これに加えて、信号ロスも減少す
る。
In another aspect of the invention, referring to FIGS. 9A and 9B, the portion of the waveguide 20, 30 at or near node 40 is node 4
It is enlarged to increase the area of zero. Thus, each of the waveguides 20, 30 has a waveguide 20, 20 at or near the node 40.
A width w larger than the width h of the remaining portion of 30 is formed. The waveguides 20, 30 need not have the same width w or the same width h. Further, the enlarged portions of the waveguides 20, 30 may be linearly tapered portions 90 (FIG. 9A) or arcuate portions 100 (FIG. 9B).
) Can be connected to the rest of the waveguides 20, 30. The increased area reduces the diffraction caused at node 40, and thus node 4
Crosstalk of signals passing through 0 is reduced. In addition to this, signal loss is also reduced.

【0024】 第1と第2の導波管20、30は図4に示す如く、直交マトリックス配置に配
設することができる。これに代えて、図10を参照すると、第1と第2の導波管
20、30はそれらの部分がほぼ平行になるように配置することができる。図1
0に示すように、第1の導波管20の直線部110は第2の導波管30の直線部
120とほぼ平行である。更に、好ましい実施形態に戻って説明すると、長円形
共振器50の直線部52も直線部110、120とほぼ平行になるように配置さ
れている。この配置によって、長円形共振器50は直線部110、120と結合
した直線部52を持つことになり、これによって信号伝送の効率が増大する。こ
れに加えて、長円形共振器50は第1の導波管20と第2の導波管30との間で
信号を伝送するために使用することができる。
The first and second waveguides 20, 30 can be arranged in an orthogonal matrix arrangement, as shown in FIG. Alternatively, referring to FIG. 10, the first and second waveguides 20, 30 can be arranged such that their portions are substantially parallel. Figure 1
As shown in 0, the straight portion 110 of the first waveguide 20 is substantially parallel to the straight portion 120 of the second waveguide 30. Further, referring back to the preferred embodiment, the linear portion 52 of the oval resonator 50 is also arranged so as to be substantially parallel to the linear portions 110 and 120. With this arrangement, the oval resonator 50 has the straight portion 52 coupled to the straight portions 110 and 120, which increases the efficiency of signal transmission. In addition, the oval resonator 50 can be used to transfer signals between the first waveguide 20 and the second waveguide 30.

【0025】 以上好ましい実施形態に応用した本発明の根本的な新規な諸特徴を、図示し、
説明し、かつ指摘してきたが、当業者には本発明の技術思想から逸脱することな
しに、開示された本発明の形態および細部に対して、省略、置き換えおよび変形
を行なえることが理解されるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範
囲に示された範囲によってのみ限定されるものである。
The various fundamental new features of the present invention applied to the above-described preferred embodiment are shown in the drawings,
Although described and pointed out, it is understood by those skilled in the art that omissions, substitutions and variations may be made to the disclosed forms and details of the invention without departing from the spirit of the invention. Will Therefore, the present invention is limited only by the scope as set forth in the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 1つの第1の導波管と1つの第2の導波管とを有する光クロスコネクトの平面
図である。
FIG. 1 is a plan view of an optical cross connect having one first waveguide and one second waveguide.

【図2】 図1の線2−2に沿って見た、図1の光クロスコネクトの部分断面図である。[Fig. 2]   2 is a partial cross-sectional view of the optical cross connect of FIG. 1 taken along line 2-2 of FIG. 1.

【図3】 2つのスイッチ素子を有する光クロスコネクトの平面図である。[Figure 3]   It is a top view of an optical cross connect which has two switch elements.

【図4】 2つの第1の導波管と2つの第2の導波管とを有する光クロスコネクトの平面
図である。
FIG. 4 is a plan view of an optical cross connect having two first waveguides and two second waveguides.

【図5】 単一ノードに接近して配置された4つのスイッチ素子を有する光クロスコネク
トの平面図である。
FIG. 5 is a plan view of an optical cross-connect having four switch elements arranged close to a single node.

【図6】 楕円共振器の平面図である。[Figure 6]   It is a top view of an elliptical resonator.

【図7】 円形共振器の平面図である。[Figure 7]   It is a top view of a circular resonator.

【図8】 スイッチ素子として指向性カプラを使用した光クロスコネクトの平面図である
FIG. 8 is a plan view of an optical cross connect using a directional coupler as a switch element.

【図9A】 拡大された面積を有するノードの1つの実施形態を示す平面図である。FIG. 9A   FIG. 6 is a plan view showing one embodiment of a node having an enlarged area.

【図9B】 拡大された面積を有するノードの別つの実施形態を示す平面図である。FIG. 9B   FIG. 9 is a plan view showing another embodiment of a node having an enlarged area.

【図10】 ほぼ平行な部分を有する第1と第2の導波管を備えた光クロスコネクトの平面
図である。
FIG. 10 is a plan view of an optical cross connect including first and second waveguides having substantially parallel portions.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM, HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,K G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW, MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,S E,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT ,TZ,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 チン ミー コイ アメリカ合衆国 イリノイ州 60091 ウ ィルメット エルムウッド アベニュー 3506 (72)発明者 ホ セン ティオン アメリカ合衆国 イリノイ州 60090 ウ ィーリング ピカーディー レーン 120 Fターム(参考) 2H041 AA14 AA16 AB13 2H047 KA03 KB01 NA01 NA10 QA01 RA08 2K002 AA02 AB04 AB05 BA06 DA07 DA20 EB05 HA03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, C H, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ , EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, K G, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT , LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, S E, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT , TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Ching Mikoi             United States Illinois 60091             Ilmet Elmwood Avenue             3506 (72) Inventor Hocention             United States Illinois 60090             Wheeling Picardy Lane 120 F-term (reference) 2H041 AA14 AA16 AB13                 2H047 KA03 KB01 NA01 NA10 QA01                       RA08                 2K002 AA02 AB04 AB05 BA06 DA07                       DA20 EB05 HA03

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の導波管と、 前記導波管との交差点にノードが形成された状態で、前記第1の導波管と交差
する第2の導波管と、 前記ノードの近傍に配設され、前記第1の導波管を通って伝播する光信号の少な
くとも一部分を前記第2の導波管へ選択的に伝送する第1のスイッチ素子と、 を含むことを特徴とする光クロスコネクト。
1. A first waveguide, a second waveguide intersecting with the first waveguide in a state where a node is formed at an intersection with the first waveguide, and a node of the node. A first switch element that is disposed in the vicinity and selectively transmits at least a part of an optical signal propagating through the first waveguide to the second waveguide. Optical cross connect.
【請求項2】 前記第1のスイッチ素子が共振器であることを特徴とする請
求項1に記載の光クロスコネクト。
2. The optical cross connect according to claim 1, wherein the first switch element is a resonator.
【請求項3】 前記共振器が長円形であることを特徴とする請求項2に記載
の光クロスコネクト。
3. The optical cross connect according to claim 2, wherein the resonator has an oval shape.
【請求項4】 前記共振器が、光信号の少なくとも一部分の選択的伝送を制
御するために、電気的に同調されることを特徴とする請求項2に記載の光クロス
コネクト。
4. The optical cross connect of claim 2, wherein the resonator is electrically tuned to control selective transmission of at least a portion of an optical signal.
【請求項5】 前記第1のスイッチ素子が指向性カプラであることを特徴と
する請求項1に記載の光クロスコネクト。
5. The optical cross connect according to claim 1, wherein the first switch element is a directional coupler.
【請求項6】 第3の導波管と第4の導波管とを更に含み、前記第2の導波
管が前記第3の導波管と交差し、前記第4の導波管が前記第1の導波管と第3の
導波管の両方と交差し、前記導波管の各々の交差点にノードが形成されることを
特徴とする請求項1に記載の光クロスコネクト。
6. A third waveguide and a fourth waveguide are further included, the second waveguide intersecting the third waveguide, and the fourth waveguide. The optical cross-connect according to claim 1, wherein the first waveguide and the third waveguide intersect with each other, and a node is formed at each intersection of the waveguides.
【請求項7】 前記第1の導波管と前記第2の導波管の各々が、前記ノード
の近傍の第1の部分と、該第1の部分より前記ノードから遠い第2の部分とを含
み、前記第1の部分と第2の部分の各々が或る幅を有し、前記第2の部分の幅が
前記第1の部分の幅より大きいことを特徴とする請求項1に記載の光クロスコネ
クト。
7. The first waveguide and the second waveguide each include a first portion near the node and a second portion farther from the node than the first portion. And wherein each of the first portion and the second portion has a width, the width of the second portion being greater than the width of the first portion. Optical cross connect.
【請求項8】 前記第1の導波管と前記第2の導波管の各々が、該導波管の
それぞれの前記第1の部分を前記第2の部分と接続する第3の部分を持ち、該第
3の部分が先細になっていることを特徴とする請求項7に記載の光クロスコネク
ト。
8. The first waveguide and the second waveguide each include a third portion connecting the respective first portion of the waveguide to the second portion. The optical cross connect according to claim 7, wherein the third cross section has a taper.
【請求項9】 前記第1の導波管と前記第2の導波管の各々が、該導波管の
それぞれの前記第1の部分を前記第2の部分と接続する第3の部分を持ち、前記
第3の部分が弓形であることを特徴とする請求項7に記載の光クロスコネクト。
9. Each of the first waveguide and the second waveguide includes a third portion connecting the respective first portion of the waveguide with the second portion. The optical cross connect according to claim 7, wherein the third portion has an arcuate shape.
【請求項10】 前記ノードの近傍に配設され、前記第2の導波管を通って
伝播する光信号の少なくとも一部分を前記第1の導波管へ選択的に伝送する少な
くとも1つの第2のスイッチ素子を更に含み、前記第1のスイッチ素子が前記第
1の導波管と前記第2の導波管の部分の間に形成された第1の領域内に配置され
、前記第2のスイッチ素子が前記第1の導波管と前記第2の導波管の部分の間に
形成された第2の領域内に配置され、前記第1の導波管と前記第2の導波管のう
ちの少なくとも1つが前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との間
に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光クロスコネクト。
10. At least one second disposed near the node for selectively transmitting at least a portion of an optical signal propagating through the second waveguide to the first waveguide. Further including a switch element, the first switch element being disposed in a first region formed between the first waveguide and the second waveguide portion, the second switch element being A switching element disposed in a second region formed between the first waveguide and the second waveguide portion, the first waveguide and the second waveguide being provided. The optical cross connect according to claim 1, wherein at least one of the two is arranged between the first switch element and the second switch element.
【請求項11】 前記導波管の各対をなす隣接部分の間に配置されたスイッ
チ素子を更に含むことを特徴とする請求項10に記載の光クロスコネクト。
11. The optical cross-connect of claim 10, further comprising a switch element disposed between adjacent portions forming each pair of the waveguides.
【請求項12】 前記第1の導波管と、前記第2の導波管と、前記第1のス
イッチ素子とが半導体パッケージとして一体的に形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載の光クロスコネクト。
12. The first waveguide, the second waveguide, and the first switch element are integrally formed as a semiconductor package. Optical cross connect described.
【請求項13】 前記第1の導波管の部分が、前記第2の導波管の部分とほ
ぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光クロスコネクト。
13. The optical cross connect according to claim 1, wherein the portion of the first waveguide is arranged substantially parallel to the portion of the second waveguide.
【請求項14】 前記スイッチ素子が、前記第1の導波管と前記第2の導波
管の平行な部分の間に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の光ク
ロスコネクト。
14. The optical cross connect according to claim 12, wherein the switch element is arranged between parallel portions of the first waveguide and the second waveguide. .
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